石勇波
深圳市慧聪源环保科技有限公司
摘要：介绍了当前高盐废水的来源、危害及其形成机制，分析了高盐废水的物理处理法、化学处理法、生物处理法及组合处理工艺的优缺点及应用现状。指出大规模处理高盐废水的效率和成本问题仍需亟待解决，认为未来高盐废水处理的主导方向为膜处理技术，膜处理技术的发展仍需要从提高膜的抗污染能力和新型膜材料等方面入手，通过物理改性、生化改性等措施提高膜的高通量性、抗污染性、耐氧化性，并积极研发以石墨烯为主的新型膜材料提高膜处理效率并降低处理成本。
关键词：高盐废水；处理工艺；研究进展
引言
目前，中国水资源总量位居世界第6位，但人均拥有量仅约为世界人均水平的1/4，居世界第109位。中国已被列入世界人均水资源13个贫水国家之一，近一半省（区、市）人均水资源量低于世界严重缺水线标准；且中国的水污染状况已达到警戒线。随着工业规模的不断扩展，工业水污染排放量不断增加，排放种类也日新月异，这都给污水处理技术带来了空前的挑战，需要针对各种废水的特征选择适宜的处理技术。目前，高盐废水产生规模不断变大，主要来自纺织厂、纯碱厂、农药厂、抗生素药厂以及石油和天然气采集加工等过程，高盐废水若规模化处理时同时达到成本低廉和效果达标仍然存在一定的技术瓶颈。上个世纪50到80年代，处理高盐废水主要以多级闪蒸和低温多效蒸发等蒸馏法为主，不断开展电渗析、冷冻等技术进行产业化应用；到上个世纪末，高盐废水处理技术以蒸馏法和反渗透法为主，蒸馏法的应用范围大于反渗透技术，但随着高盐废水处理技术的快速发展，反渗透技术应用领域超过了蒸馏法技术。目前，膜法和蒸馏法成为高盐废水处理的主要技术。
1高盐废水简介
高盐废水是指以NaCl含量计算的总盐的质量分数大于等于1%的废水。这类废水除了含有有机污染物外，还含有钙、镁、钠、氯和硫酸根等大量可溶性无机盐离子，甚至含有放射性物质。
高盐废水主要来源以下几个途径：1）海水。通常来源于沿海城市工业用水过程中的排水或冷却循环水。2）工厂。高盐废水主要来源印染、炼化、采油、制药和制盐等企业生产过程中产生的排水。3）含盐生活污水。主要来源于海水利用，将海水用于城市生活中的消防、冲洒道路、冲厕等不与人体直接接触的生活杂用水。4）含盐量高的地下水。有些地区的地下水中含盐量较高，总溶解性固体含量大，例如内蒙古河套部分地区、河北平原部分浅层地下水出现微咸水和咸水。
2高盐废水处理工艺
2.1物理法
物理法处理高盐废水主要有自然蒸发、机械压缩蒸发、多效蒸发等几种方法和技术。自然蒸发是通过阳光暴晒的低成本技术蒸发水分，浓缩废水中盐分及其他有害物质，进而减少废水排放规模，具有耗能低、工艺简单等特点。机械压缩蒸发主要靠机械作功把热量从低温热源送到高温热源中，从而实现潜热持续循环使用的节能技术，实际上是热泵蒸发的一种形式。机械压缩蒸发处理工艺主要包括蒸发器、蒸汽压缩机、换热器、循环泵和汽水分离器等环节。与多效蒸发相比，机械压缩蒸发具有节能降成本等优势，还体现了自动化程度高、公用工程配套少、降低冷凝水用量、运行稳定、蒸发温度低等优点。多效蒸发主要利用蒸汽加热，蒸发高盐废水中的水分，达到浓缩盐分及其他物质的目的。多效蒸发一般分为1～5效蒸发，串联一起，首个蒸发器利用蒸汽直接加热，后面的多个蒸发器依次利用紧前蒸发器多余的蒸汽作为紧后蒸发器的热源，依次类推，即为多效蒸发。
多效蒸发系统运行过程中体现的优点为预处理简单、操作空间大、动力消耗低、热效率高，可以利用低品位热能和废热；缺点为加热蒸汽和蒸汽冷凝水成本较高、结垢较严重。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆多效蒸发系统的优劣主要体现在蒸发器的设计、蒸汽冷凝模式（膜状冷凝、滴状冷凝）、沸点升高对有效传热温差的影响等多个方面。目前，多效蒸发关键工艺及核心技术主要表现为多效蒸发器传热表面防腐研究，多效蒸发器换热材料与结构优化研究，低温多效蒸发技术工艺优化及其影响因素研究，低温多效蒸发真空维护技术研究等多个方面。
单纯的膜分离技术也是一种物理处理方法，是利用膜对高盐废水中混合物组分透过性能的差异进行分离、提纯和浓缩目标物的一种技术。膜分离技术根据滤膜孔径的大小可依次分为微滤（MF）膜、超滤（UF）膜、纳滤（NF）膜和反渗透（RO）膜等。微滤和超滤因孔径较大，可有效拦截悬浮物及较大胶体颗粒，不会有效去除盐分；反渗透技术脱盐效果较好，甚至能够去除某些溶解性有机物，但需压力高、耗能大。膜分离技术具有适应性强、选择性好等优势，但膜容易发生堵塞和腐蚀，需经常更换，成本高。正渗透膜和反渗透膜技术可根据是否增加外部压力来区别，水中离子的渗透压是正渗透的驱动力，导致低浓水向高浓方向运移，反渗透是通过外部压力，使得高浓水体向低浓方向运移。在正渗透膜应用方面研究集中在提高表面亲水性，增加膜的水通量，将氧化石墨烯纳米片嵌入聚酰胺层合成纳米复合膜，改变含量后，氧化石墨烯纳米片对聚酰胺表面发生了改变，增加了氧化石墨烯的负载量，提高了其表面亲水性，可提高盐分处理能力和效率。
2.2化学法
化学法处理高盐废水主要采用焚烧法、离子置换、深度氧化和电渗析等技术。焚烧法是在800～1000℃的高温条件下，将高盐废水雾化后喷射入高温焚烧炉中，高盐废水中的可燃成分经过高温氧化后发生化学反应，生成水、二氧化碳和二氧化硫、氯化氢、氟化氢、烟尘等有害气体以及部分固体残渣。该方法雾化喷嘴易堵塞，焚烧过程中产生的污染气体还需要收集并处理达标方可排放。
离子置换除盐技术是高盐废水中离子与离子交换柱中的固定阴离子或阳离子发生交换反应，进行离子交换。该过程中起到决定作用的是离子交换树脂，该树脂带有官能团，含有氨基、羟基等基团，是一种高分子聚合物，可以螯合高盐废水中的金属离子。高盐废水通过阴阳离子交换柱后，钠离子等阳离子被氢离子置换，氯离子等阴离子被氢氧根离子置换，最终钠离子、氯离子等阴阳离子被留在离子交换柱中，达到除盐的目的。
2.3生物处理法
高盐废水生物处理法工艺流程与其他生活污水和工业废水的生物处理流程基本相似，主要包括调节系统、投加药剂系统、曝气系统、二沉系统、污泥回流及脱水系统和深度处理系统等各个环节。生物处理法一般包括传统活性污泥法、厌氧处理法、序批式反应系统、好氧颗粒污泥和从盐湖沼中汲取菌种，然后培养驯化耐盐菌和嗜盐菌。
结语
未来高盐废水的研发应加强分析盐组分、发展膜技术、完善在线监测和调控，针对不同高盐废水采用不同处理技术，做到有的放矢、提高效率、降低成本；同时为了充分回收、循环利用水资源，减少各种高盐废水对水资源的盐化污染和对土壤造成的盐碱化危害，实现盐与水的高效分离，这对保护环境，节能减排具有重要的现实意义和深远的战略意义。
参考文献
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论文作者:石勇波
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
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